CN105490758A - 高精度射频驻波检测方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度射频驻波检测方法，属于通信技术领域。步骤：使用两个由微带线或带状线实现的功率耦合器分别耦合出前向信号和反向反射信号，控制耦合度在40±3分贝内；调谐功率耦合器的50欧姆匹配端和微带线，使功率耦合器的方向性在信号频段上最佳；对功率耦合器耦合到的前向信号和反向反射进行滤波处理；用功率检测模块检测前向信号和反向反射信号的功率，输出为模拟电压值；用模数转换器对功率检测模块输出的前向信号和反向反射信号功率的模拟电压值进行模拟/数字转换,并送入中央处理单元进行处理，计算出反向反射信号与前向信号功率的比值，从而得出精确的驻波比值。优点：可高精度地实现驻波检测，并方便地应用于射频功率放大电路中。

Description

高精度射频驻波检测方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种高精度的射频驻波检测方法。

背景技术

在现今通信系统射频前端实现中，常常要对天线口驻波比进行检测，以防止天线端失配导致功率放大器的烧毁或者接收端信号功率的损失，影响信噪比。

在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发射机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅（Vmax），形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅（Vmin），形成波节；其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，驻波比是驻波波腹处的电压振幅幅值（Vmax）与波节处的电压振幅幅值（Vmin）之比。

驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果驻波比的值等于1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。如果驻波比值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温。被反射的电波在发射台输出口也可产生相当高的电压，甚至可能损坏发射台。

中国专利公开号CN102325339A公开了一种驻波检测方法，包括步骤：发送基带信号，从反馈通道接收所述基带信号的反馈信号；从反射通道接收所述基带信号反射回来的反射信号；利用所述反馈信号与所述基带信号获得反馈时域系统传输函数，利用所述反射信号与所述基带信号获得反射时域系统传输函数；根据所述反馈时域系统传输函数和反射时域系统传输函数，采集校准数据对失配状态下系统反馈信号和反射信号进行校准，根据校准的结果计算驻波比。其中，所述的反馈信号是在功放输出口检测的正向信号，所述的反射信号是在双工器输入口检测的反射信号。显然，这是一种高精度的驻波检测方法，可以以全数值形式计算得到高精度的驻波比，但是这一技术方案的局限性也是显而易见的，这是一个高度复杂的系统，需要具备强大的计算能力，难于在一些相对简单或成本相对较低的应用产品中使用。

中国专利公开号CN1368642A公开了一种驻波检测电路及其检测方法，包括单片机、双向耦合器、由单刀双掷开关、对数检波器及运放组成的射频信号检测放大模块，在单片机控制下，正反向射频功率信号交替通过单刀双掷开关进入对数检波器转换为直流信号，并模数转换为数字信号，进而与设定值进行比较处理、分段报警。该技术方案在对双向信号进行预处理放大、转换后由单片机进行驻波比较判断，可以较好地处理驻波判断的复杂性，但其电路比较复杂，特别是涉及软件设计，还需要根据不同的应用情况修改软件中的设定值，调试与调整麻烦，带来应用上的不方便。

发明内容

本发明的目的是要提供一种简单、实用的高精度射频驻波检测方法，既能高精度地实现驻波检测，同时又能方便地应用于射频功率放大电路中。

本发明的目的是这样来实现的，一种高精度射频驻波检测方法，应用于通信系统的射频发射部分，所述通信系统的射频发射部分包括中频模块、功率放大模块、滤波器和发射天线，信号经中频模块变频成射频信号，经功率放大模块放大，再经滤波器滤波后由天线发射出去，所述的高精度射频驻波检测方法对天线驻波比进行监测，包括的步骤：

第一步，使用两个由微带线或带状线实现的功率耦合器分别耦合出前向信号和反向反射信号，所述的功率耦合器的耦合度控制在40±3分贝范围内，以使其既不影响前向发射功率大小，又具有足够的耦合信号功率；

第二步，调谐功率耦合器的50欧姆匹配端和微带线，使所述功率耦合器的方向性在信号频段上最佳，具体调谐至30±3分贝范围内，所述的功率耦合器的方向性定义为同向耦合端口的耦合度与隔离度之比；

第三步，对功率耦合器耦合到的前向信号和反向反射进行滤波处理，以滤除无用信号；

第四步，用功率检测模块检测前向信号和反向反射信号的功率，输出为模拟电压值；

第五步，用模数转换器对功率检测模块输出的前向信号和反向反射信号功率的模拟电压值进行模拟/数字转换,并送入中央处理单元进行处理，计算出反向反射信号与前向信号功率的比值，从而得出精确的驻波比值。

本发明通过采用微带线或带状线实现指定范围耦合度且具有高方向性的功率耦合器即可实现简单、实用的高精度驻波检测方法，可高精度地实现驻波检测，并方便地应用于射频功率放大电路中。

附图说明

图1为本发明所述方法的原理框图。

图2为功率耦合器结构示意图。

图中：1.信号；2.射频发射部分、21.中频模块、22.功率放大模块、23.滤波器、24.发射天线；3.前向信号耦合处理系统、31.前向信号耦合器、311.前向信号耦合器匹配端口、312.前向信号耦合器信号输出端口、32.第一滤波器、33.第一功率检测模块、34.第一模拟数字转换模块；4.反向反射信号耦合处理系统、41.反向反射信号耦合器、411.反向反射信号耦合器匹配端口、412.反向反射信号耦合器信号输出端口、42.第二滤波器、43.第二功率检测模块、44.第二模拟数字转换模块；5.中央处理单元；6.驻波比值。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明所述的高精度射频驻波检测方法，应用于通信系统的射频发射部分2，所述通信系统的射频发射部分2包括中频模块21、功率放大模块22、滤波器23和发射天线24，信号1经中频模块21变频成射频信号，经功率放大模块22放大，再经滤波器23滤波后由发射天线24发射出去，所述的高精度射频驻波检测方法对天线驻波比进行监测，以防止天线失配造成的功率放大模块烧毁。

本发明所述的高精度射频驻波检测方法包括以下步骤：

1、使用两个由微带线或带状线实现的功率耦合器，即前向信号耦合器31和反向反射信号耦合器41分别耦合出前向信号和反向反射信号，所述的功率耦合器的耦合度控制在40±3分贝范围内，以使其既不影响前向发射功率大小，又具有足够的耦合信号功率，图2为所述的功率耦合器结构示意图；

2、调谐功率耦合器的50欧姆匹配端和微带线，使所述功率耦合器的方向性在信号频段上最佳，具体调谐至30±3分贝范围内，所述的功率耦合器的方向性定义为同向耦合端口的耦合度与隔离度之比；在检测反向反射信号时，其信号大小要远小于前向发射信号，实际反向耦合器检测的反射信号为反射信号与前向发射信号通过隔离端泄露的信号之和，所以耦合器的方向性直接影响检测精度；

3、对功率耦合器耦合到的前向信号和反向反射信号进行滤波处理，以滤除无用信号，图中耦合到的前向信号经过第一滤波器32滤波，耦合到的反向反射信号经过第二滤波器42滤波；

4、用功率检测模块检测前向信号和反向反射信号的功率，输出为模拟电压值，其中:检测前向信号功率的是第一功率检测模块33,检测反向反射信号功率的是第二功率检测模块43；

5、用模数转换器对功率检测模块输出的前向信号和反向反射信号功率的模拟电压值进行模拟/数字转换，其中:对前向信号功率的模拟电压值进行模拟/数字转换的是第一模拟数字转换模块34，对反向反射信号的模拟电压值进行模拟/数字转换的是第二模拟数字转换模块44，并送入中央处理单元5进行处理，计算出反向反射信号与前向信号功率的比值，从而得出精确的驻波比值6。

请继续参阅图1，前向信号耦合器31、第一滤波器32、第一功率检测模块33、第一模拟数字转换模块34共同构成前向信号耦合处理系统3，反向反射信号耦合器41、第二滤波器42、第二功率检测模块43、第二模拟数字转换模块44共同构成反向反射信号耦合处理系统4，中央处理单元5根据前向信号耦合处理系统3和反向反射信号耦合处理系统4获得的数据计算出需要的天线驻波比值6。

请参阅图2，图2为功率耦合器结构示意图，包括彼此面对面呈平行设置的前向信号耦合器31和反向反射信号耦合器41，在所述的前向信号耦合器31设有前向信号耦合器匹配端口311、前向信号耦合器信号输出端口312，在所述的反向反射信号耦合器41上设有反向反射信号耦合器匹配端口411和反向反射信号耦合器信号输出端口412，用于实现对前向信号和反向反射信号的功率耦合功能。

Claims (1)

1.一种高精度射频驻波检测方法，应用于通信系统的射频发射部分，所述通信系统的射频发射部分包括中频模块、功率放大模块、滤波器和发射天线，信号经中频模块变频成射频信号，经功率放大模块放大，再经滤波器滤波后由天线发射出去，所述的高精度射频驻波检测方法对天线驻波比进行监测，其特征在于包括的步骤：

第一步，使用两个由微带线或带状线实现的功率耦合器分别耦合出前向信号和反向反射信号，所述的功率耦合器的耦合度控制在40±3分贝范围内，以使其既不影响前向发射功率大小，又具有足够的耦合信号功率；

第二步，调谐功率耦合器的50欧姆匹配端和微带线，使所述功率耦合器的方向性在信号频段上最佳，具体调谐至30±3分贝范围内，所述的功率耦合器的方向性定义为同向耦合端口的耦合度与隔离度之比；

第三步，对功率耦合器耦合到的前向信号和反向反射进行滤波处理，以滤除无用信号；

第四步，用功率检测模块检测前向信号和反向反射信号的功率，输出为模拟电压值；

第五步，用模数转换器对功率检测模块输出的前向信号和反向反射信号功率的模拟电压值进行模拟/数字转换,并送入中央处理单元进行处理，计算出反向反射信号与前向信号功率的比值，从而得出精确的驻波比值。